משהו חדש מתחת לשמש: פאנלים סולאריים צפים

18 באוקטובר 2022 7:49 בבוקר

סטיב הרמן

סטאפורד, וירג'יניה -

מי אמר שאין חדש תחת השמש?

אחד החידושים החמים ביותר לייצור חשמל שאינו מזהם הוא פוטו-וולטאים צפים, או FPV, הכולל עיגון פאנלים סולאריים במקווי מים, במיוחד באגמים, מאגרים וימים.כמה פרויקטים באסיה משלבים אלפי פאנלים כדי לייצר מאות מגה וואט.

FPV קיבל התחלה באסיה ובאירופה, שם יש לה היגיון כלכלי עם קרקע פתוחה המוערכת מאוד לחקלאות.

המערכות הצנועות הראשונות הותקנו ביפן וביקב בקליפורניה בשנים 2007 ו-2008.

ביבשה, פרויקט של מגה וואט אחד דורש בין 1 ל-1.6 הקטרים.

פרויקטים סולאריים צפים אטרקטיביים אף יותר כאשר ניתן לבנות אותם על גופי מים הסמוכים לתחנות כוח הידרו עם קווי הולכה קיימים.

רוב הפרויקטים הגדולים מסוג זה נמצאים בסין ובהודו.ישנם גם מתקנים בקנה מידה גדול בברזיל, פורטוגל וסינגפור.

חווה סולארית צפה מוצעת של 2.1 ג'יגה-וואט במישור גאות על חוף הים הצהוב בדרום קוריאה, שתכיל חמישה מיליון מודולים סולאריים על פני שטח המשתרע על פני 30 קמ"ר עם תג מחיר של 4 מיליארד דולר, עומדת בפני עתיד לא ברור עם ממשלה חדשה בסיאול.הנשיא יון סוק-יאול הודיע ​​שהוא מעדיף להגביר את הגרעין על פני אנרגיה סולארית.

פרויקטים אחרים בקנה מידה ג'יגה-ואט עוברים מלוח השרטוטים בהודו ולאוס, כמו גם בים הצפוני, מול חופי הולנד.

הטכנולוגיה הלהיבה גם מתכננים באפריקה שמדרום לסהרה עם תעריף הגישה לחשמל הנמוך ביותר בעולם ושפע של שמש.

במדינות התלויות בהרבה כוח הידרו, "יש דאגות לגבי איך נראה ייצור חשמל במהלך בצורת, למשל, ועם שינויי האקלים, אנו מצפים שנראה אירועי מזג אוויר קיצוניים יותר.כשאנחנו חושבים על בצורת, ישנה הזדמנות לקבל FPV כאופציה נוספת לאנרגיה מתחדשת בערכת הכלים שלך", הסבירה Sika Gadzanku, חוקרת במעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת של משרד האנרגיה האמריקני בקולורדו."אז במקום להסתמך כל כך על הידרו, עכשיו אתה יכול להשתמש ביותר FPV ולהפחית את התלות שלך בהידרו, בעונות יבשות מאוד, כדי להשתמש בפוטו-וולטאים הסולאריים הצפים שלך."

כיסוי של אחוז אחד של מאגרי כוח הידרו עם פאנלים סולאריים צפים יכול לספק גידול של 50 אחוז מהייצור השנתי של מפעלים הידרואלקטרים ​​קיימים באפריקה, לפימחקר במימון הנציבות האירופית.

FILE – פאנלים סולאריים מותקנים במפעל פוטו-וולטאי צף באגם בהלטרן, גרמניה, 1 באפריל, 2022.

אתגרים

עם זאת, קיימות סכנות פוטוולטאיות פוטנציאליות.מפעל עלה באש במחוז צ'יבה ביפן בשנת 2019. גורמים רשמיים האשימו סופת טייפון בהזזת לוחות זה על גבי זה, יצר חום עז ואולי עורר את השריפה במתקן המשתרע על פני 180 דונם המכיל יותר מ-50,000 פאנלים סולאריים צפים בסכר יאמאקורה.

החסם המשמעותי ביותר לאימוץ רחב יותר של הטכנולוגיה, נכון לעכשיו, הוא המחיר.יקר יותר לבנות מערך צף מאשר מתקן בגודל דומה ביבשה.אבל עם העלויות הגבוהות יותר יש יתרונות נוספים: עקב קירור פסיבי של גופי מים, הפאנלים הצפים יכולים לתפקד בצורה יעילה יותר מאשר פאנלים סולאריים רגילים.הם גם מפחיתים את החשיפה לאור ומורידים את טמפרטורת המים, וממזערים את צמיחת האצות המזיקות.

כל זה נשמע מבטיח לגורמים רשמיים בעיירה ווינדזור במדינת היין של צפון קליפורניה.כמעט 5,000 פאנלים סולאריים, שכל אחד מהם מייצר 360 וואט של חשמל, צפים כעת על אחת מבריכות השפכים של ווינדזור.

"כולם קשורים זה בזה.כל פאנל מקבל ציפה משלו.והם למעשה נעים די טוב עם פעולת גל ופעולת רוח."תתפלאו איך הם יכולים פשוט לשאוב את הגלים ולרכוב עליהם בלי להישבר או להתפרק", אמר גארט ברוטון, המהנדס האזרחי הבכיר במחלקת העבודות הציבוריות של וינדזור.

הפאנלים הצפים קלים על הסביבה ועל התקציב של וינדזור, שבו חשבון החשמל של מפעל השפכים היה הגדול ביותר של ממשלת העיר.

חברת מועצת העיר דבורה פאדג' דחפה לפרויקט של 1.78 מגה וואט על פני חלופה של הצבת פאנלים סולאריים על גבי חניונים.

"הם קיזזו 350 טונות של פחמן דו חמצני בשנה.והם גם מספקים 90 אחוז מהכוח שאנו צריכים עבור כל הפעולות לטיפול בשפכים, עבור כל הפעולות של חצר התאגיד שלנו וגם לשאיבת השפכים שלנו לגייזרים, שהם שדה גיאותרמי, כ-40 מייל ( 64 ק"מ) צפונה", אמר פאדג' ל-VOA.

העיר שוכרת את הפאנלים הצפים מהחברה שהתקינה אותם, מה שנותן לה מחיר קבוע לחשמל בחוזה ארוך טווח, כלומר ווינדזור משלמת כ-30% ממה שהוציאה בעבר עבור אותה כמות חשמל.

"זה לא שהשקענו במשהו שבו לא נקבל החזר.אנחנו מקבלים החזר בזמן שאנחנו מדברים.ונקבל החזר ל-25 שנה", אמר ראש עיריית וינדזור, סם סלמון.

המערכות הצפות אינן מיועדות לכיסוי מלא של גופי מים, מה שמאפשר המשך פעילויות אחרות, כגון שייט ודיג.

"אנחנו לא מניחים שהמבנה הצף יכסה את כל גוף המים, לעתים קרובות מדובר באחוז קטן מאוד מגוף המים הזה", אמר Gadzanku של NREL ל-VOA."אפילו רק מנקודת מבט חזותית אתה לא רוצה אולי לראות לוחות PV המכסים מאגר שלם."

NREL זיהה 24,419 גופי מים מעשה ידי אדם בארצות הברית כמתאימים להצבת FPV.פנלים צפים המכסים קצת יותר מרבע מהשטח של כל אחד מהאתרים הללו עלולים לייצר כמעט 10 אחוז מצרכי האנרגיה של אמריקה,לפי המעבדה.

בין האתרים נמצא אגם סמית' בן 119 הקטרים, מאגר מעשה ידי אדם המנוהל על ידי מחוז סטפורד בווירג'יניה להפקת מי שתייה.זהו גם אתר לדיג פנאי בצמוד לבסיס קוונטיקו של חיל הנחתים האמריקאי.

"רבים מגופי המים הזכאים הללו נמצאים באזורים מוכי מים עם עלויות רכישת קרקע גבוהות ומחירי חשמל גבוהים, מה שמצביע על יתרונות מרובים של טכנולוגיות FP", כתבו מחברי המחקר.

"זו באמת אופציה עם הרבה טכנולוגיה מוכחת מאחוריה", אמר Gadzanku.